钢铁材料的分类、力学性能及热处理
钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能
钢铁家族中各种组织形貌生长特点及性能现代材料可以分为四大类-—金属、高分子、陶瓷和复合材料。
尽管目前高分子材料飞速发展，但金属材料中的钢铁仍是目前工程技术中使用最广泛、最重要的材料，那么到底是什么因素决定了钢铁材料的霸主地位呢。
下面就为大家详细介绍吧。
钢铁由铁矿石提炼而成,来源丰富，价格低廉。
钢铁又称为铁碳合金，是铁(Fe）与碳(C)、硅(Si）、锰（Mn）、磷(P)、硫（S)以及其他少量元素(Cr、V等）所组成的合金.通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火:淬火、退火、回火、正火）,可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。
将钢材取样,经过打磨、抛光，最后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后,在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。
钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。
C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金,他们在不同温度下的平衡组织各不相在Fe—Fe3同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体FeC）组成。
这些基本相以机械混合物的形3式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构.常见的金相组织有下列八种：一、铁素体碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为铁素体，属bcc结构，呈等轴多边形晶粒分布，用符号F表示.其组织和性能与纯铁相似,具有良好的塑性和韧性，而强度与硬度较低(30-100 HB）。
在合金钢中，则是碳和合金元素在α-Fe中的固溶体.碳在α-Fe中的溶解量很低，在AC1温度,碳的最大溶解量为0.0218％，但随温度下降的溶解度则降至0。
0084％，因而在缓冷条件下铁素体晶界处会出现三次渗碳体.随钢铁中碳含量增加，铁素体量相对减少,珠光体量增加，此时铁素体则是网络状和月牙状。
二、奥氏体碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。
奥氏体在1148℃有最大溶解度2。
11%C，727℃时可固溶0。
77％C;强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、 =40~50％.TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性,并改善了钢板的成形性能。
钢铁材料的性能
σe
MPa
金属能保持弹性变形的最大能力
比例极限
σp
MPa
在弹性变形阶段，金属材料所受的和应变能保持正比的最大应力
弹性模量
MPa
金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，既应力与应变成正比例关系时，这个比例系数就称为弹性模量
2．3塑性—材料受力后产生永久变形而不破坏的能力
伸长率（延伸率）
%
金属受外力作用被拉断以后,在标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数
肖氏硬度
HSC（目测型）
与h/h0比值成正比
利用金刚石冲头自一定的高度h0mm落下，撞击金属后，冲头又回跳到某一高度hmm
表面光滑的一些精密量具或零件
HSD（指示型）
3．化学性能
名称
说明
耐腐蚀性
金属材料抵抗空气、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。常见的钢铁生锈、铜生铜绿等，就是腐蚀现象。金属材料耐腐蚀性能与许多因素有关，例如金属的化学成分、加工性质、热处理条件、组织状态以及环境介质和温度条件等
抗剪强度
τ
MPa
外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的极限强度
抗扭强度
τb
MPa
外力是扭转时的极限强度
屈服点
σs
MPa
金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限，是金属发生明显塑性变形的抗力。
屈服强度
σ0。2
MPa
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生0.2%永久变形的应力定为屈服点，这称为屈服强度或条件屈服强度
牌号
牌号是用来识别产品的名称、符号、代码或它们的组合。钢的牌号称为钢号，是对某一具体钢种所取的名称。牌号是技术条件中的首要内容，同一牌号的材料可能有不同的保证条件、交货状态、使用加工类别、质量级别等
钢铁材料的热处理介绍
(1)高温回火
将淬火后的钢件加热到500～650ºC，经过保温以后冷却,主要用于要求高强度、高韧性的重要结构零件，如主轴、曲轴、凸轮、齿轮和连杆等
使钢件获得较好的综合力学性能，即较高的强度和韧性及足够的硬度，消除钢件因淬火而产生的内应力
5．调质
将淬火后的钢件进行高温(500～600ºC)回火多用于重要的结构零件，如轴类、齿轮、连杆等调质一般是在粗加工之后进行的
7．化学热处理
将钢件放到含有某些活性原子(如碳、氮、铬等)的化学介质中，通过加热、保温、冷却等方法，使介质中的某些原子渗入到钢件的表层，从而达到改变钢件表层的化学成分，使钢件表层具有某种特殊的性能
化
学
热
处
理
(1)钢渗的碳
将碳原子渗入钢件表层
常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等
使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性
细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件
(2)球化退火
将钢件加热到临界温度以上20～30ºC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷
降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢
①改善组织结构和切削加工性能
②对机械性能要求不高的零件，常用正火作为最终热处理
③消除内应力
3．淬火
将钢件加热到淬火温度，保温一段时间，然后在水、盐水或油(个别材料在空气中)中急速冷却
①使钢件获得较高的硬度和耐磨性
②使钢件在回火以后得到某种特殊性能，如较高的强度、弹性和韧性等
钢铁材料的八大工艺性能
钢铁材料的八大工艺性能钢铁材料是日常生活中,工业上与机械上不可或缺的一种常见线材材料,因此,对钢铁材料进行使用时,大家一定要了解一下关于钢铁材料的工艺性能,其钢铁材料工艺性能都有哪些呢?主要有以下八种。
1、铸造性金属材料能用铸造方法获得合格铸件的能力称为铸造性。
铸造性包括流动性、收缩性和偏析倾向等。
流动性是指液态金属充满铸模的能力,流动性愈好,愈易铸造细薄精致的铸件,收缩性是指铸件凝固时体积收缩的程度,收缩愈小,铸件凝固时变形愈小。
偏析是指化学成分不均匀,偏析愈严重,铸件各部位的性能愈不均匀,铸件的可靠性愈小。
2、切削加工性金属材料的切削加工性系指金属接受切削加工的能力,也是指金属经过加工而成为合乎要求的工件的难易程度。
通常可以切削后工作表面的粗糙程度、切削速度和刀具磨损程度来评价金属的切削加工性。
3、焊接性焊接性是指金属在特定结构和工艺条件下通过常用焊接方法获得预期质量要求的焊接接头的性能。
焊接性一般根据焊接时产生的裂纹敏感性和焊缝区力学性能的变化来判断。
4、锻性锻性是材料在承受锤锻、轧制、拉拔、挤压等加工工艺是会改变形状而不产生裂纹的性能。
它实际上是金属塑性好坏的一种表现,金属材料塑性越高,变形抗力就越小,则锻性就越好。
锻性好坏主要决定于金属的化学成分、显微组织、变形温度、变形速度及应力状态等因素。
5、冲压性冲压性是指金属经过冲压变形而不发生裂纹等缺陷的性能。
许多金属产品的制造都要经过冲压工艺,如汽车壳体、搪瓷制品坯料及锅、盆、盂、壶等日用品。
为保证制品的质量和工艺的顺利进行,用于冲压的金属板、带等必须具有合格的冲压性能。
6、顶锻性顶锻性是指金属材料承受打铆、镦头等的顶锻变形的性能。
金属的顶锻性,是用顶锻试验测定的。
7、冷弯性金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂的性能,称为冷弯性。
出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大,则材料的冷弯性能愈好。
8、热处理工艺性热处理是指金属或合金在固态范围内,通过一定的加热、保温和冷却方法,以改变金属或合金的内部组织,而得到所需性能的一种工艺操作。
热处理对于钢铁材料性能的影响
热处理对于钢铁材料性能的影响热处理是一项重要的工艺，用于改变钢铁材料的性能。
通过控制材料的加热、保温和冷却过程，可以显著改善钢铁材料的力学性能、组织结构和耐腐蚀能力。
本文将深入探讨热处理对于钢铁材料性能的影响。
一、冷处理冷处理是热处理的一种重要方式，其主要目的是通过快速冷却来提高钢铁材料的硬度和强度。
当钢铁材料经过热处理后，快速冷却可以产生细小的晶粒，从而提高材料的硬度。
此外，冷处理还可以减少材料的残余应力，提高材料的耐磨性和疲劳寿命。
二、淬火处理淬火是一种将钢铁材料加热至适宜温度后迅速冷却的热处理方法。
淬火可以使钢铁材料的晶格结构发生变化，从而显著提高材料的硬度和强度。
通过控制淬火工艺参数，如冷却速率、冷却介质等，可以获得不同的硬度和强度。
然而，过快的冷却速率可能导致材料内部产生应力过大，从而引起开裂和变形。
三、回火处理回火是一种将冷处理的材料重新加热至适宜温度后保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理方法。
回火可以减轻材料的内部应力，增加其韧性和塑性，降低脆性。
通过合理控制回火温度和时间，可以在硬度和韧性之间取得平衡，使材料具有较好的综合性能。
四、渗碳处理渗碳是一种将含碳气体或液体浸渍到钢铁材料表面，并进行高温处理的方法。
渗碳可以在材料表面形成高碳含量的渗层，从而提高材料的硬度和耐磨性。
此外，渗碳还可以改善材料的耐蚀性能和疲劳寿命。
常用的渗碳方法包括气体渗碳、液体渗碳和离子渗碳等。
五、固溶处理固溶处理是一种通过加热钢铁材料至固溶温度后快速冷却的热处理方法。
固溶处理可以使材料内部的溶质（如碳、氮等）扩散均匀，从而改善材料的强度和塑性。
此外，固溶处理还可以提高钢铁材料的冷加工性能，增加其可塑性。
综上所述，热处理对于钢铁材料性能具有显著的影响。
通过冷处理、淬火处理、回火处理、渗碳处理和固溶处理等方法，可以改善钢铁材料的硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和韧性等性能。
因此，在钢铁制造和应用过程中，合理运用热处理技术可以有效提高钢铁材料的综合性能，满足不同工程和应用的需求。
钢铁材料的分类
分类 方法
按 化 学 成 分 分
分类名称
பைடு நூலகம்
说明
3
续表
碳素钢
碳素钢是指含碳量 !! 低于 "# ，并含有少量锰、硅、硫、磷、氧等杂质元素 的铁碳合金。按其含碳量的不同可分为： $）工业纯铁———含碳量 !! !%&%’# 的铁碳合金 "）低碳钢———含碳量 !! !%&"(# 的钢 )）中碳钢———含碳量 !! * %&"(# + %&,%# 的钢 ’）高碳钢———含碳量 !! * %&,%# 的钢 此外，按照钢的 质 量 和 用 途 的 不 同，碳 素 钢 通 常 又 分 为：普 通 碳 素 结 构 钢、优质碳素结构钢和工具碳素钢三大类
特殊钢是指用特殊方法生产、具有特殊物理、化学性能或力学性能的钢 属于这一类型的钢，主要有：!）不锈耐酸钢 #）耐热不起皮钢 $）高电阻 合金 %）低温用钢 &）耐磨钢 ’）磁钢（包括硬磁钢和软磁钢） (）抗磁 钢 )）超高强度钢（指!* !!%++,-. 的钢）
专业用钢
这是指各个工业部门专业用途的钢。例如：农机用钢、机床用钢、重型机 械用钢、汽车用钢、航空用钢、宇航用钢、石油机械用钢、化工机械用钢、 锅炉用钢、电工用钢、焊条用钢……等
原料纯铁 !"#$ ..%’ 中 的 4$’A、 4$-A、4$)、4$*
特殊易切削钢 !"#$ 2%)’ 中 的 4’-、 要求 测 定 热 处 理 后 冲 击 4’-56、4’+、4’+56、4-&、 韧度等 4)&、4)+、4*+78
碳素工具钢 !" ( $ ’-.2 中的全部牌号
金属材料与热处理(最全)
典型铁碳合金的平衡结晶过程 及组织
A F+A F
L L+A
A+Fe3C
F+Fe3C
L+Fe3C
1.纯铁(﹤0.0218%C） 2.钢（0.0218%～2.11%C）
亚共析钢（ 0.0218%～0.77%C） 共析钢（0.77%C） 过共析钢（0.77%C ～2.11%C ）
3.5 铁碳相图在工业中的应用
1、在选材方面的应用 ： 根据零件的不同性能要求 来合理地选择材料。 2、在铸造生产上的应用： 参照铁碳相图可以确定钢 铁的浇注温度，通常浇注 温度在液相线以上 50－ 60℃。纯铁和共晶白口铸 铁的铸造性能最好。 3、在锻压生产上的应用： 锻扎温度控制在单相奥氏 体区。 4、在热处理生产上的应用 ：热处理工艺的加热温度 依据铁碳相图确定。
金属材料与热处理(最全)
工程材料的分类
工程材料
黑色金属材料：钢和铸铁
金属材料
有色金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金
高分子材料
非金属材料 陶瓷材料 复合材料
当今社会科学技术突飞猛进，新材料层出不穷，但到目前为止，在 机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料，其主要原因是因为 它具优良的使用性能和加工工艺性能。
F（％）＝(6.69-0.77)÷6.69 ×100％＝88％
Fe3C（％）＝1－88％＝12％
主要转变线
GS线－不同含碳量的合金，有奥氏体开始析出铁素 体（冷去时）或铁素体全部溶于奥氏体（加热时 ）的转变线，常用A3表示
ES线－碳在奥氏体中的固溶体。常用A cm表示，含 碳量大于0.77％的铁碳合金，自1148°冷至727° 从奥氏体析出渗碳体，称二次渗碳体
机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2．了解：工艺性能的含义。
3．了解：热处理的概念及目的。
4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。
5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。
7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。
断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。
（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。
（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
材料的分类、牌号、力学性能和用途
材料的分类、牌号、力学性能和用途1材料的分类（1）钢铁材料分为钢和铸铁钢可分为 1）碳素钢（碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢和铸钢） 2）合金钢（合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢）铸铁可分为：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁（2）非铁金属材料可分为铝、铜、滚动轴承合金铝可分为工业纯铝、铝合金铜可分为工业纯铜、黄铜、青铜（3）非金属材料分为塑料、橡胶、陶瓷、复合材料塑料分为：工程塑料、通用塑料、特种塑料复合材料分为：树脂基、金属基、陶瓷基2材料的牌号、力学性能和用途（1）碳素钢成分特点：杂质和非金属夹杂物较多性能特点：冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大常用牌号和用途牌号: Q215-A.F Q235 Q255牌号解释: Q215表示屈服点为215MPa的A级沸腾钢。
（2）优质碳素结构钢成分特点:含硫，磷及非金属夹杂物量较少性能特点：低碳钢强度，硬度较低，塑性，韧性及焊接性良好；中碳钢较高的强度，硬度，其塑性和韧性随含碳量的增加而逐步降低高碳钢较高的强度，硬度和弹性，但焊接性不好常用牌号和用途牌号： 08F 20 45 60Mn牌号解释： 08F表示平均含碳量0.08%的优质碳素结构钢,沸腾钢。
20表示平均含碳量0.20%的优质碳素结构钢.60Mn表示平均含碳量0.60%的高锰优质碳素结构钢.（3）碳素工具钢成分特点:含碳量高, 硫，磷及非金属夹杂物量较少性能特点：钢强度，硬度高，淬透性低,加工性良好，价格低廉常用牌号和用途牌号： T8 T10A T12牌号解释： T8表示平均含碳量0. 8%的碳素工具钢。
T10A表示平均含碳量1.0%的高级优质碳素工具钢.（4）铸钢铸钢的牌号由铸钢代号“ZG”与表示力学性能的两组数字组成：第一组数字代表最低屈服强度值；第二组数字代表最低抗拉强度值。
2、合金钢在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢。
钢铁材料手册
钢铁材料手册钢铁材料是工业生产中常见的材料之一，其具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于建筑、机械制造、汽车制造等领域。
本手册将系统介绍钢铁材料的特性、分类、加工工艺及应用领域，希望能为相关领域的从业者提供一些参考。
首先，钢铁材料的特性主要包括强度、硬度、韧性、耐磨性等。
其中，强度是钢铁材料的重要性能之一，它直接影响着材料的承载能力和使用寿命。
而硬度则是衡量材料抗划伤能力的指标，通常通过洛氏硬度计或巴氏硬度计进行测定。
此外，韧性和耐磨性也是衡量钢铁材料质量的重要指标，它们直接影响着材料的耐久性和使用效果。
其次，钢铁材料根据化学成分和性能特点可分为碳钢、合金钢、不锈钢等多个品种。
碳钢是以碳为主要合金元素的钢铁材料，具有良好的可焊性和加工性，广泛应用于结构件、机械零部件等领域。
合金钢是在碳钢基础上添加合金元素的钢铁材料，其强度和硬度更高，耐磨性和耐腐蚀性也更好，适用于制造高强度螺栓、轴承等零部件。
不锈钢则是具有耐腐蚀性的钢铁材料，主要用于制造化工设备、厨具等。
钢铁材料的加工工艺包括锻造、热处理、焊接等多个环节。
锻造是将钢坯加热至一定温度后进行塑性变形，以改善材料的内部组织和提高其力学性能。
热处理是通过控制材料的加热、保温和冷却过程，使其获得一定的组织和性能。
而焊接则是将两块钢铁材料通过熔化或塑性变形相互连接起来，常用于制造大型结构件和管道。
最后，钢铁材料在建筑、机械制造、汽车制造等领域有着广泛的应用。
在建筑领域，钢结构已成为主流，其具有轻质、高强度、施工快等优点，被广泛用于高层建筑、大跨度桥梁等工程。
在机械制造领域，钢铁材料被用于制造各类机械零部件，如轴承、齿轮、螺栓等。
而在汽车制造领域，钢铁材料被用于制造汽车车身、底盘等部件，其具有良好的强度和刚性，能够保障汽车的安全性能。
综上所述，钢铁材料作为一种重要的工业材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于建筑、机械制造、汽车制造等领域。
希望本手册能够为相关领域的从业者提供一些参考，促进钢铁材料的合理应用和推广。
先进钢铁材料的分类(二)
先进钢铁材料的分类(二)先进钢铁材料的分类1. 高强度钢材高强度钢材具有极高的强度和耐久性，广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。
根据不同的性能需求，高强度钢材可以进一步分为以下几种类型：•高强度低合金钢（HSLA）：通过添加合适的合金元素，如钒、铌、钛等，可以显著提高钢材的强度，同时保持良好的可焊性和可加工性。
HSLA钢材具有出色的韧性和耐腐蚀性。
•奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢中含有至少11%的铬元素，可通过调整合金化元素的含量来达到不同的性能要求。
奥氏体不锈钢具有卓越的耐腐蚀性、高温强度和抗氢脆性。
•马氏体不锈钢：马氏体不锈钢中含有高比例的镍和一定的铬元素，可在适当的热处理条件下形成马氏体组织。
这种钢材具有优异的强度、硬度和抗磨损性能。
2. 特殊钢材特殊钢材是指具有特殊功能或特定用途的钢材，常用于高端技术领域和特殊环境下。
以下是几种常见的特殊钢材类型：•合金钢：合金钢通过添加合适的合金元素，如铬、钼、锰等，可以改善钢材的性能。
合金钢具有优异的硬度、强度和耐磨性，在汽车、机械、工具制造等行业得到广泛应用。
•高速钢：高速钢是一种耐高温、高硬度的特殊钢材，可在高速切削或冲击工作中保持其机械性能。
高速钢广泛应用于刀具、模具和锯片等领域。
•耐热钢：耐热钢能够在高温环境下保持稳定的力学性能，通常用于高温压力容器、炉膛和热交换器等设备。
耐热钢具有优异的耐氧化和耐热腐蚀性能。
3. 新型钢材随着科学技术的不断发展，新型钢材不断涌现，为各个行业带来了新的机遇和挑战。
以下是几种当前较为研究和应用广泛的新型钢材：•高强度高韧性钢：高强度高韧性钢通过微量合金化和先进的热处理工艺，同时提高钢材的强度和韧性。
这种钢材在汽车制造、桥梁建设和海洋工程等领域具有广阔的应用前景。
•形状记忆合金钢：形状记忆合金钢可以在一定的温度范围内记忆其原始形状，并通过温度变化进行形状转变。
这种钢材在医疗器械、航天航空等领域有着广泛的应用。
•纳米结构钢材：纳米结构钢材由奈米级晶界和奈米级析出相组成，具有优异的力学性能和电磁性能。
钢铁材料分类大全
16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专 钢种为“16MnR”。 7．弹簧钢 弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法， 前者基本上与优质碳素相 同，后者基本上与合金结钢相同。 8．滚动轴承钢 钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。 高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法 基本上和合金结构钢相同。
• 20 ．弯曲、弯曲度：弯曲就是轧制材料。在长度或宽度方向不平直、呈曲线形状的总称。如果把它们的不平程度用数字表 示出来，就叫弯曲度。 21 ．扭转：条形轧制材料沿纵轴扭成螺旋状。 22 ．镰刀弯（侧面弯）：指金属板，带及接近矩形截面的形材沿长度（窄面一侧）的弯曲，一面呈凹入曲线，另一面 对面呈凸出曲线，称为 " 镰刀弯 " 。以凹入高度表示。 23 ．瓢曲度：指在板或带的长度及宽度方向同时出现高低起伏的波浪现象，形成瓢曲形，叫瓢曲度。表示瓢曲程度的 数值叫瓢曲度。 24 ．表面裂纹：指金属物体表层的裂纹。 25 ．耳子：由于轧辊配合不当等原因，出现的沿轧制方向延伸的突起，叫作耳子。 26 ．括伤：指材料表面呈直线或弧形沟痕通常可以看到沟底。 27 ．结疤：指不均匀分布在金属材料表面呈舌状，指甲状或鱼鳞状的薄片。 28 ．粘结：金属板、箔、带在迭轧退火时产生的层与层间点、线、面的相互粘连。经掀开后表面留有粘结痕迹，叫粘结。 29 ．氧化铁皮：氧化铁皮是指材料在加热、轧制和冷却过程中，在表面生成的金属氧化物。 30 ．折叠：是金属在热轧过程中（或锻造）形成的一种表面缺陷，表面互相折合的双金属层，呈直线或曲线状重合。 31 ．麻点：指金属材料表面凹凸不平的粗糙面。 32 ．皮下气泡：金属材料的表面呈现无规律分布大小不等、形状不同、周围圆滑的小凸起、破裂的凸泡呈鸡爪形裂口 或舌状结疤，叫作气泡。 表面缺陷产生的原因主要上由于生产、运输、装卸、保管等操作不当。根据对使用的影响不同，有的缺陷是根本不允许 超过限度。有些缺陷虽然不存在，但不允许超过限度；各种表面缺陷是否允许存在，或者允许存在程度，在的关标准中
钢的热处理介绍及钢的判别
金属材料进行热处理是改善和提高零件性能的重要方法，因此在零件的制造过程中，热处理是不可缺少的。
一、常用的金属材料——钢与铸铁金属材料包括纯金属及其合金（即在一种金属中加入其它元素所形成的金属材料）。
工业上又把金属材料分为两大类：一类为黑色金属，它包括铁、锰、铬及其合金，其中以铁基合金（即钢和铸铁）应用最广；另一类为有色金属，是指除黑色金属以外的所有金属及其合金。
在工业上使用的金属材料中，以钢和铸铁使用最多。
钢和铸铁（总称为钢铁材料）是以铁为主，加入碳等其它合金元素所组成的，故称为铁碳合金材料。
一般把含碳量小于2%的铁碳合金称为钢；大于2%的铁碳合金称为铸铁。
1.钢的分类、编号及性能特点：根据成分不同钢可分为碳素钢（简称碳钢）和合金钢两类。
（1）碳素钢碳素钢中以铁和碳为主要元素，但常含有Mn、Si、S、P等杂质元素，其中S、P对钢的性能危害很大。
因此根据硫、磷含量多少，把钢分为：普通质量钢（S≤00.0%,P≤0.005%）优质钢（S≤0.03%,P≤0.035%），高级优质钢（S≤0.02%,P≤0.003%）等。
碳钢的性能主要绝定于含碳量的高低，随着含碳量的增多，碳钢的强度、硬度提高，塑性和韧性降低。
根据含碳量的多少，碳钢分为低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C=0.3～0.6%）和高碳钢（C>0.6%）。
所以低碳钢的强度、硬度低，塑性韧性好，常用于受力较小的冲压件（如皮带轮罩壳、垫圈、自行车的挡泥板等）、焊接件等；高碳钢的强度高，塑性低，常用于制造受力较大的弹簧等零件；中碳钢既有一定强度，也有一定塑性，常用于制备受力较大、较复杂的轴类零件等。
工业上根据用途不同，将碳素钢分为碳素结构钢和碳素工具钢。
（a）碳素结构风该类钢主要用于各种结构件。
根据钢的质量不同（即S、P含量）分为碳素结构钢和优质碳素结构钢。
碳素结构钢是属于普通质量钢，其牌号表示方法为Q 三位数字。
Q为“屈”字的汉语拼音子首，后面三位数为表示该钢的屈服点（Mpa）数值，如常用的Q235，表示屈服点为235MPa 的普通质量钢。
钢铁材料热处理及组织性能
钢铁材料热处理及组织性能班级：机设13-A1姓名：朱铭书学号：120133404056摘要：钢材是当前社会运用最广泛的材料之一，具有非常悠久的历史，它推动了社会的大力发展，促进了社会的进步。
作为结构材料．钢的组织和性能在很高的层面决定了产品的质量，因此，在选取钢铁材料时主重其组织与性能。
然而，回望钢铁发展的历史，钢组织与性能与材料成分和热处理工艺有着千丝万缕的关系，通过改善材料成分和热处理工艺可以有效提升钢组织与性能。
本文将对钢铁材料热处理及组织性能做浅显分析。
正文：一、钢的退火与正火1、钢的退火是将工件加热到工艺要求的温度，经过适当的保温以后，在缓慢冷却下来的热处理工艺过程。
加热温度在Ac3点以上的称为完全退火；加热温度在Ac1和Accm之间的称为不完全退火或球化退火；加热温度在A1点以下称为低温退火；还有扩散退火等退火工艺。
退火的加热速度一般不受限制，但对于高合金钢和大截面工件，升温不可过快，否则，由于导热性差，引起很大的热应力，使工件产生变形甚至开裂。
一般将升温速度控制在100～180℃/h比较适宜。
加热时间是根据工件的有效厚度，并考虑装炉量、装炉方式和加热方法确定的，可以查阅热处理手册加以确定。
退火的冷却方式是根据退火工艺的具体要求进行。
（1）完全退火只适用于亚共析钢，加热温度为Ac3＋（20～30℃），合金钢可以略微高于此温度，保温足够时间后，随后缓冷（炉内冷却或按要求的冷却速度冷却）到550～500℃以下，再空冷。
在加热和冷却的过程中，钢的内部组织全部进行了重结晶，即发生了加热时的奥氏体化和冷却时的奥氏体分解转变。
所以完全退火又称重结晶退火。
在重结晶过程中经历了两次形核长大，因此细化了晶粒。
完全退火使钢获得了接近平衡状态的细晶粒组织，同时消除了焊接、铸钢、热锻轧钢中的粗大组织和魏氏组织，以及因终锻、终轧的温度过低造成的带状组织。
完全退火还提高韧性，消除因冷速较快造成的内应力，降低含碳较高的亚共析钢硬度，以利于切削加工，并为后续淬火工艺作好组织准备。
钢铁材料基础知识
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2.钢铁产品的牌号表示方法
• 1．碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠 以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单 位是MPa例如Q235表示屈服点（Rel）为235 MPa的碳素结构 钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。 质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾 钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静 钢可不标符号，即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾 钢。 ③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用 碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。
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分类方 法
分类名称 (1)灰铸铁
说
明
1．按断 口 颜 色 分
这种铸铁中的碳大部分或全部以自由状态的片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色，有一定的力学性 能和良好的被切削性能，普遍应用于工业中。 白口铸铁是组织中完全没有或几乎完全没有石墨的一种铁碳合金，其断口呈白亮色，硬而脆，不能 进行切削加工，很少在工业上直接用来制作机械零件。由于其具有很高的表面硬度和耐磨性，又称 激冷铸铁或冷硬铸铁。 麻口铸铁是介于白口铸铁和灰铸铁之间的一种铸铁，其断口呈灰白相间的麻点状，性能不好，极少 应用。 是指不含任何合金元素的铸铁，如灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁等。 是在普通铸铁内加入一些合金元素，用以提高某些特殊性能而配制的一种高级铸铁。如各种耐蚀、 耐热、耐磨的特殊性能铸铁。 参见“灰铸铁”。 这是在灰铸铁基础上，采用“变质处理”而成，又称变质铸铁。其强度、塑性和韧性均比一般灰铸铁 好得多，组织也较均匀。主要用于制造力学性能要求较高，而截面尺寸变化较大的大型铸件。 可锻铸铁是由一定成分的白口铸铁经石墨化退火而成，比灰铸铁具有较高的韧性，又称韧性铸铁。 它并不可以锻造，常用来制造承受冲击载荷的铸件。 简称球铁。它是通过在浇铸前往铁液中加入一定量的球化剂和墨化剂，以促进呈球状石墨结晶而获 得的。它和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是兼有钢和铸铁优点的优良材料，在 机械工程上应用广泛。 这是一种有某些特性的铸铁，根据用途的不同，可分为耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁等。大都属 于合金铸铁，在机械制造上应用较广泛。
钢铁材料手册
钢铁材料手册钢铁是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械制造、汽车制造等各个领域。
本手册将介绍钢铁材料的种类、性能、加工工艺等方面的内容，希望能为广大读者提供有益的参考。
首先，我们来介绍一下钢铁的种类。
钢铁主要分为碳素钢、合金钢和不锈钢三大类。
碳素钢是以碳为主要合金元素的钢，具有良好的机械性能，常用于制造机械零件、工具等。
合金钢是在碳素钢中加入其他合金元素，如铬、镍、钼等，以提高钢的强度、硬度、耐磨性等性能。
不锈钢则是具有耐腐蚀性能的钢，主要用于制造化工设备、厨具等。
其次，钢铁材料的性能是我们选择材料时需要考虑的重要因素。
钢铁的性能包括力学性能、物理性能、化学性能等多个方面。
力学性能包括强度、硬度、韧性等指标，这些指标直接影响着材料的使用性能。
物理性能包括密度、导热性、导电性等指标，这些指标则影响着材料的物理特性。
化学性能则是指材料的化学成分和耐蚀性能等方面的性能。
钢铁材料的加工工艺也是我们需要了解的重要内容。
钢铁材料的加工工艺包括锻造、铸造、热处理、表面处理等多个环节。
锻造是将钢坯加热至一定温度后进行塑性变形的工艺，可以得到各种形状的零件。
铸造是将液态金属注入到模具中，经冷却后得到所需形状的零件。
热处理是通过加热、保温和冷却等工艺，改变钢铁材料的组织和性能。
表面处理则是通过镀层、喷涂、抛光等工艺，改善钢铁材料的表面性能。
总结一下，本手册介绍了钢铁材料的种类、性能、加工工艺等内容。
希望通过本手册的阅读，读者能够对钢铁材料有更深入的了解，并在实际应用中能够正确选择和使用钢铁材料，发挥其最大的作用。
同时，也希望本手册能够成为广大工程技术人员和学生的参考资料，为他们的学习和工作提供帮助。
钢铁材料的分类
钢铁材料的分类钢铁是一种重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械、汽车、船舶等领域。
根据其化学成分和性能特点的不同，钢铁可以分为多种不同的类型，下面将对钢铁材料的分类进行介绍。
1.按化学成分分类。
按照化学成分的不同，钢铁可以分为碳钢、合金钢和不锈钢三大类。
碳钢是以碳为主要合金元素的钢铁，其含碳量一般在0.12%~2.0%之间。
根据碳含量的不同，碳钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有良好的可塑性和焊接性，适用于冷冲压加工；中碳钢具有较高的强度和硬度，适用于制造机械零部件；高碳钢具有较高的强度和硬度，适用于制造弹簧和刀具等。
合金钢是在碳钢中加入其他合金元素（如铬、镍、钼等）来提高钢的性能。
合金钢具有较高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，广泛应用于制造工具、轴承、齿轮等领域。
不锈钢是一种具有耐腐蚀性的合金钢，主要添加铬、镍等元素。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和美观性，广泛应用于厨具、建筑装饰、化工设备等领域。
2.按性能特点分类。
根据钢铁的性能特点，可以将其分为结构钢、工具钢和特殊钢三类。
结构钢是用于制造构件和零部件的钢铁材料，具有良好的可焊性、可塑性和韧性。
根据用途的不同，结构钢可以分为桥梁钢、船舶钢、压力容器钢等。
工具钢是用于制造切削工具、冲压模具、冷热作模具等的钢铁材料，具有较高的硬度、耐磨性和切削性能。
工具钢根据用途和工作条件的不同，可以分为冷作工具钢、热作工具钢、高速工具钢等。
特殊钢是一类具有特殊性能和用途的钢铁材料，包括耐磨钢、耐热钢、耐腐蚀钢等。
这些钢铁材料具有特定的化学成分和热处理工艺，能够满足特定工作条件下的要求。
3.按生产方式分类。
根据生产方式的不同，钢铁可以分为炼铁钢和精炼钢两大类。
炼铁钢是通过高炉冶炼生产的钢铁材料，具有较高的含碳量和杂质含量，需要经过精炼和热处理才能满足工程要求。
精炼钢是通过转炉、电炉等精炼工艺生产的钢铁材料，具有较低的含碳量和杂质含量，能够直接用于制造工程零部件。
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钢铁材料的分类、力学性能及热处理
一、 分类及力学性能：
1． 碳素钢：按含碳量的多少可分为低碳钢（含碳量小于0.25％）、中碳钢（含碳量在0.25％～0.5％）和高碳钢（含碳量大于0.5％）。
随着含碳量的增加，钢的机械强度提高，但使它的塑性和韧性下降。
（1） 普通碳素钢：它的化学成分不准确，因而不宜进行热处理。
普通碳素钢的牌号标记如Q235（国标），表示屈服点MPa S 235=σ。
（2） 优质碳素钢：力学性能优于普通碳素钢，采用适当的热处理
方法可以获得很高的内部机械强度和表面硬度。
低碳钢塑性高，焊接性好，适用于冲压、焊接零件。
采用渗碳淬火处理可提高零件表面硬度；中碳钢具有综合性能好的特点，它的机械强度、塑性和韧性均较好，可进行调质、表面淬火处理；高碳钢具有高的机械强度和良好的韧性和弹性，常制成弹性零件。
优质碳素钢的牌号如15、35、45（国标），表示含碳量平均值各为0.15％、0.35％、0.45％。
2． 合金钢：合金钢是在优质碳素钢中加入某些合金元素而形成的。
它具有良好的力学性能和热处理性能，随着所加合金元素的不同，还可获得不同的特殊性能。
合金钢的牌号如35Mn2、40Cr （国标），表示含碳量平均值为0.35％和0.40％，而含合金元素
Mn2％及Cr 小于1.5％。
3． 铸钢：铸钢的含碳量一般在0.15％～0.60％范围内，含碳量较高，塑性很差，容易产生龟裂，故不能锻造。
铸钢的强度显著高于铸铁，但铸造性则比较差，收缩率较大。
铸钢的牌号如ZG500－270，前组数字表示抗拉强度MPa B 500=σ，后组数字表示屈服点MPa S 270=σ。
4． 铸铁：铸铁是含碳量大于2％的铁碳合金。
铸铁因含碳量高，故它的抗拉强度、塑性和韧性都较差，不能锻造，焊接性能也差。
但它有较高的抗压强度，良好的减摩性和切削性能，吸振性好，价格又较低廉。
常用的铸铁有灰铸铁（如HT150，抗拉强度MPa B 150=σ）、可锻铸铁（如KT300－6，抗拉强度MPa B 300=σ，最低伸长率为6％）和球墨铸铁（如QT500－7，抗拉强度MPa B 500=σ，最低伸长率为7％）。
二、 材料热处理：
1． 退火：退火是将钢件加热到临界温度以上30～50℃，在热处理炉内保温一段时间，然后随炉冷却到室温止。
退火的目的在于使钢的晶粒细化，消除内应力和降低硬度，改善切削性能，提高韧性和塑性，有利于焊接和碾压工艺。
2． 正火：正火是将钢件加热到临界温度以上30～80℃，保温一段时间，随后工件从炉内取出，在空气中冷却。
由于正火的冷却速度比退火的快，故钢的强度和硬度比退火的高，但消除内应力不如退火的好。
3．淬火：淬火是将钢件加热到临界温度以上30～50℃，然后快速将工件在水中或油中冷却至室温。
淬火后的钢的硬度急剧增加。
但将有较大的内应力，也容易产生变形及裂纹。
为了降低内应力和脆性，淬火后要进行回火处理。
4．回火：回火是将钢件淬火后，再加热到临界温度以下，保温一段时间，然后缓慢冷却到室温。
回火分为：低温回火、中温回火和高温回火。
（1） 低温回火（加热温度小于250℃）：主要为了减少钢中的残余应力和降低脆性，且可保持高的强度、硬度和耐磨性能。
（2） 中温回火（加热温度350～500℃）：主要为获得一定的韧性，又有较高的弹性、屈服强度和硬度。
（3） 高温回火（加热温度500～650℃）：主要为获得适当的强度和硬度，足够的塑性和弹性，较小的内应力相结合的较好的
力学性能。
淬火后再高温回火的处理方法又称为调质处理。
5．表面淬火：表面淬火是将零件的表面快速加热到临界温度以上80～150℃，经十几秒后，立即喷射水液冷却，使零件表层硬化。
由于加热快、冷却快，使零件表面组织细化，表面硬度很高，耐磨性好，零件的变形较小；且又保持内部韧性。
为了降低残余应力，零件应进行低温回火。
6．渗碳：渗碳是将零件在900～950℃的炉内，通入含碳的气体或置固体碳中，保持较长的时间，在零件表面渗入碳，零件表层起化学反应，形成含碳量较高的表层。
然后，再进行表面淬火及
回火处理，零件能获得比表面淬火更好的外硬内韧的力学性能。
7．渗氮：渗氮是将零件在炉温500～560℃是环境下，通入氨气，氨气分解出活性氮原子，被零件表面吸收，并向内层扩散形成渗氮层。
渗氮的过程十分缓慢，所以渗氮层很薄，零件的渗碳层表面有很高的硬度和耐磨性能，因处理温度不高，故零件的变形量小。
8．碳氮共渗：碳氮共渗（又称为氰化）是将零件在炉温850℃的环境下，通入含有碳和氮的气体，被零件表面吸收，并扩散形成氰化层。
零件经过碳氮共渗的表面有很高的硬度，抗疲劳性和耐磨性能，且零件变形量很小。
缺点是准确控制工艺较难。
9．激光硬化：激光硬化是将激光束扫射零件表面，使表面组织细化，有很高的表面硬度和耐磨性能，零件变形量小，但表面光滑度稍有下降。